KR20070042909A

KR20070042909A - 백라이트 장치

Info

Publication number: KR20070042909A
Application number: KR1020067007324A
Authority: KR
Inventors: 다께오 아라이; 다까시 오꾸
Original assignee: 소니 가부시끼 가이샤
Priority date: 2004-08-18
Filing date: 2005-08-15
Publication date: 2007-04-24
Also published as: US7510314B2; JP2006059606A; WO2006019077A1; CN100578079C; JP4677746B2; US20070121320A1; TWI325988B; CN1860328A; TW200612161A

Abstract

본 발명은 다수개의 발광 다이오드(12)를 실장한 발광 유닛(7)을 이용한 백라이트 장치이며, 발광 유닛(11)으로부터 출사된 광을 반사하는 반사판(16)을 구비하고, 반사판(16)은 발광 유닛(7)으로부터 출사되는 광을 저면 방향으로부터 반사하는 저면 반사판(16a)과, 발광 유닛(7)으로부터 출사되는 광을 전후 좌우의 각 측면 방향으로부터 반사하는 측면 반사판(16b 내지 16e)과, 저면 반사판(16a)과 측면 반사판(16b 내지 16e)이 접합되어 각 코너부를 덮는 모서리용 반사판(16f 내지 16i)으로 구성되고, 표시 패널(1)에 입사되는 광의 균일화를 도모하여 전체면의 밝기의 균일화를 도모한다.

발광 다이오드, 발광 유닛, 반사판, 저면 반사판, 측면 반사판, 표시 패널

Description

백라이트 장치 {BACKLIGHT DEVICE}

본 발명은 액정 표시 장치 등의 표시 장치에 이용하기에 유용한 백라이트 장치에 관한 것이다.

본 출원은 일본에 2004년 8월 18일에 출원된 일본 특허 출원 번호 제2004-238792호를 기초로 하여 우선권을 주장하는 것이고, 이 출원은 참조함으로써 본 출원에 원용된다.

종래, 액정 표시 장치는 음극선관(CRT : Cathode-Ray Tube)과 비교하여 대형 표시 화면화, 경량화, 박형화 및 저전력 소비화 등을 도모할 수 있기 때문에, 예를 들어 자발광형의 PDP(Plasma Display Panel) 등과 함께 텔레비전 수상기나 각종 디스플레이용 표시 장치에 이용되고 있다. 액정 표시 장치는 각종 크기의 2매의 투명 기판 사이에 액정을 봉입하고, 투명 전극 사이에 전압을 인가함으로써 액정 분자의 방향을 바꾸어 광투과율을 변화시켜 소정의 화상 등을 광학적으로 표시한다.

액정 표시 장치는 액정 자체가 발광체는 아니기 때문에 액정 패널의 배면부에 광원으로서 기능하는 백라이트 유닛이 설치되어 있다. 백라이트 유닛은, 예를 들어 1차 광원, 도광판, 반사 필름, 렌즈 시트 혹은 확산 필름 등을 구비하고, 액정 패널에 대해 전체면에 걸쳐 표시광을 공급한다. 백라이트 유닛에는 1차 광원으 로서 수은이나 크세논을 형광관 내에 봉입한 냉음극 형광 램프(CCLF : Cold Cathode Fluorescent Lamp)가 이용되고 있지만, 냉음극 형광 램프가 갖는 충분한 발광 휘도나 수명 혹은 음극측의 저휘도 영역의 존재에 의한 균제도 등의 문제를 해결할 필요가 있다.

그러나, 대형 크기의 액정 표시 장치에 있어서는, 일반적으로 확산판의 배면에 복수개의 긴 냉음극 형광 램프를 배치하여 표시광을 액정 패널에 공급하는 에리어 라이트형 백라이트(Area Litconfiguration Backlight) 장치가 설치되어 있다. 이러한 에리어 라이트형 장치에 있어서도, 상술한 냉음극 형광 램프에 기인하는 과제를 해결할 필요가 있고, 특히 40 인치를 넘는 대형 텔레비전 수상기에 적용한 경우에는 고휘도화나 고균제도화의 문제가 보다 현저해지고 있다.

한편, 에리어 라이트형 장치에 있어서는, 상술한 냉음극 형광 램프 대신에 확산 필름의 배면측에 위치하여 광 3원색인 적색(R) 녹색(G) 청색(B) 3색의 다수개의 발광 다이오드[이하, LED(Light Emitting Diode)라 함]를 2차원으로 배열하여 백색광을 얻는 LED 에리어 라이트형의 백라이트가 주목받고 있다. 이러한 LED 백라이트 장치는 LED의 저비용화에 수반하여 비용 저감을 도모할 수 있는 동시에 저소비 전력으로 대형의 액정 패널에 고휘도의 표시가 행해지도록 한다.

또한, LED 백라이트 장치에서는 다수개의 LED가 배선 기판 상에 실장되어 있고, LED로부터 발생하게 된 광을 확산판에서 확산하여 액정 패널에 출사하는 구성으로 되어 있다. 또한, LED 백라이트 장치의 모서리부에 배치되어 있는 LED로부터 발생하게 된 광을 확산판에 효율적으로 유도하기 위해 반사판이 설치되어 있다. 이 반사판은 LED로부터 발생하게 된 광을 효율적으로 액정 패널로 출사시키기 위해 저면 반사판과, 전후 좌우의 측면 반사판에 의해 구성되어 있다.

그런데, LED 백라이트 장치에 있어서, 저면 반사판과, 전후 좌우의 측면 반사판이 서로 접합되는 각 코너부는 도1에 도시하는 바와 같이, 이들 코너부 부근에 배치되어 있는 LED(20A 내지 20D)로부터 가장 멀리 이격되어 있다. 또한, 도2는 각 코너부 부근에 배열되는 LED(20A 내지 20D)를 확대하여 도시한다. 이와 같이, LED(20A 내지 20D)가 배열되기 때문에, LED 백라이트 장치의 각 코너부 근방에 배열된 LED(20A 내지 20D)로부터 발생하게 된 광이 반사판에 의해 반사되는 경우, 코너부의 근방 이외의 장소에 배치된 LED로부터의 반사광에 비해 휘도가 저하된다. 이와 같이, 반사광의 휘도가 저하되면 액정 패널의 코너부가 어두워진다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 기술이 갖는 문제점에 비추어 제안된 것 이고, 그 목적으로 하는 바는 각 코너부로부터의 반사광의 휘도를 다른 장소로부터의 반사광의 휘도와 동등한 정도로 유지하고, 고품질의 화상 표시를 실원 가능한 백라이트 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명이 적용된 백라이트 장치의 일실시 형태는, 다수개의 발광 다이오드를 실장한 광원 유닛으로 이루어지는 백라이트 장치에 있어서 광원 유닛으로부터 발생하는 광을 반사하는 반사판을 구비하고, 반사판은 광원 유닛으로부터 발생하는 광을 저면 방향으로부터 반사하는 저면 반사판과, 광원 유닛으로부터 발생하는 광을 전후 좌우의 각 측면 방향으로부터 반사하는 측면 반사판과, 저면 반사판과 측면 반사판이 접합되어 이루어지는 각 코너부를 덮는 모서리용 반사판을 갖는다.

모서리용 반사판의 반사면은 다면체 형상이라도 좋고, 또한 평판 형상이라도, 또한 곡면 형상이라도 좋다.

본 발명에 관한 백라이트 장치는 저면 반사판과 측면 반사판의 접합에 의해 각 코너부를 모서리용 반사판으로 덮음으로써, 각 코너부 근방에 있는 LED로부터의 거리가 다른 위치에 있는 LED와 반사판까지의 거리와 거의 동일한 정도로 할 수 있고, 액정 패널의 전방면에 있어서 코너부가 어두워지는 현상을 회피할 수 있다.

또한, 본 발명에 있어서, 각 반사판은 시트형인 것을 이용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 목적, 본 발명에 의해 얻어지는 이점은 이하에 있어서 도면을 참조하여 설명되는 실시에 형태로부터 한층 명백해질 것이다.

도1은 종래의 반사 시트의 구성예를 나타내는 평면도이다.

도2는 도1에 도시하는 반사 시트의 확대도이다.

도3은 본 발명이 적용된 투과형 액정 표시 패널의 일실시 형태를 나타내는 주요부 분해 사시도이다.

도4는 투과형 액정 표시 패널의 주요부 종단면도이다.

도5는 반사 시트의 제1 예를 나타내는 평면도이다.

도6은 도5에 도시하는 반사 시트의 확대도이다.

도7은 반사 시트의 제2 예를 나타내는 평면도이다.

도8은 도7에 도시하는 반사 시트의 확대도이다.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 최량의 형태에 대해 도면을 참조하여 상세하게 설명을 한다.

본 발명이 적용된 투과형 액정 표시 패널(1)은, 예를 들어 40 인치 이상의 대형 표시 화면을 갖는 텔레비전 수상기의 표시 패널에 이용된다. 이 투과형 액정 표시 패널(1)은 도3 및 도4에 도시한 바와 같이 액정 패널 유닛(2)과, 이 액정 패널 유닛(2)의 배면측에 조합되어 표시광을 공급하는 백라이트 유닛(3)을 구비하고 있다. 액정 패널 유닛(2)은 프레임형의 전방면 프레임 부재(4)와, 액정 패널(5)과, 이 액정 패널(5)의 외주 모서리부를 전방면 프레임 부재(4)와의 사이에 스페이서(2a, 2b)나 가이드 부재(2c) 등을 통해 협입하여 유지하는 프레임형의 배면 프레임 부재(6)로 구성된다.

액정 패널(5)은 상세를 생략하지만, 스페이서 비즈 등에 의해 대향 간격이 유지된 제1 글래스 기판과 제2 글래스 기판 사이에 액정을 봉입하고, 이 액정에 대해 전압을 인가하여 액정 분자의 방향을 바꾸어 광투과율을 변화시킨다. 액정 패널(5)은 제1 글래스 기판의 내면에 스트라이프형의 투명 전극과, 절연막과, 배향막이 형성된다. 액정 패널(5)은 제2 글래스 기판의 내면에 3원색의 컬러 필터와, 오버 코트층과, 스트라이프형의 투명 전극과, 배향막이 형성된다. 액정 패널(5)은 제1 글래스 기판과 제2 글래스 기판의 표면에 편향 필름과 위상차 필름이 접합된다.

액정 패널(5)은 폴리이미드로 이루어지는 배향막이 액정 분자를 계면에 수평방향으로 배열하고, 편향 필름과 위상차 필름이 파장 특성을 무채색화 및 백색화하여 컬러 필터에 의한 풀컬러화를 도모하여 수신 화상 등을 컬러 표시한다. 또한, 액정 패널(5)에 대해서는 이러한 구조로 한정되는 것은 아니며, 종래 제공되어 있는 다양한 구성의 액정 패널을 이용할 수 있다.

본 발명에 관한 백라이트 장치를 구성하는 백라이트 유닛(3)은 상술한 액정 패널 유닛(2)의 배면측에 배치되어 표시광을 공급하는 유닛(7)과, 이 발광 유닛(7) 내에 발생한 열을 방열하는 방열 유닛(8)과, 이들 발광 유닛(7)과 방열 유닛(8)을 유지하는 동시에 전방면 프레임 부재(4)나 배면 프레임 부재(6)와 조합되어 하우징에 대한 부착 부재를 구성하는 백 패널(9)을 구비한다. 백라이트 유닛(3)은 액정 패널 유닛(2)의 배면측의 전체면에 걸쳐 대향하는 크기를 갖고, 액정 패널(2) 사이에 구성되는 대향 공간부를 광학적으로 밀폐한 상태에서 조합된다.

그런데, 백라이트 유닛(3)을 구성하는 광원 유닛(7)은 광학 시트 블럭(10)과 다수개의 발광 다이오드를 갖는 발광 블럭(11)을 구비한다. 이 광원 유닛(7)을 구성하는 광학 시트 블럭(10)은 액정 패널(5)의 배면측에 대향하여 설치되고, 상세는 생략하지만, 예를 들어 도4 및 도5에 도시한 바와 같이 편광 필름, 위상차 필름, 프리즘 시트 혹은 확산 필름 등의 각종 광학 기능 시트를 적층하여 이루어지는 광학 기능 시트 적층체(13), 확산 도광 플레이트(14), 디버터 플레이트(15), 저면으로부터 광을 반사하는 저면 반사 시트(16a), 측면으로부터 광을 반사하는 측면 반사 시트(16b 내지 16e), 저면 반사 시트(16a)와 측면 반사 시트(16b 내지 16e)로 이루어지는 코너부를 덮는 모서리용 반사 시트(16f 내지 16i) 등으로 구성된다. 광학 기능 시트 적층체(13)는 상세를 생략하지만, 발광 블럭(11)으로부터 공급되어 액정 패널(5)로 입사되는 표시광을 직교하는 편광 성분으로 분해하는 기능 시트, 광파의 위상차를 보상하여 광각 시야각화나 착색 방지를 도모하는 기능 시트 혹은 표시광을 확산하는 기능 시트 등의 다양한 광학 기능을 발휘하는 복수의 광학 기능 시트가 적층되어 구성된다. 또한, 광학 기능 시트 적층체(13)는 상술한 광학 기능 시트로 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 휘도 향상을 도모하는 휘도 향상 필름이나, 위상차 필름이나 프리즘 시트를 협지하는 상하 2매의 확산 시트 등을 구비해도 좋다.

또한, 발광 블럭(11)은 복수개의 적색 LED와 녹색 LED와 청색 LED[LED(12)라 총칭함]와, 이들 LED(12)를 소정의 순서로 배열하여 실장하는 가로로 긴 직사각형의 배선 기판(12a)으로 구성된다. 투과형 액정 표시 패널(1)에서는, 예를 들어 배선 기판(12a)에 적절한 개수의 적색 LED와 녹색 LED와 청색 LED를 조합하여 합계 25개의 LED(12)가 실장된 발광 블럭(11)을 1 유닛으로 하여, 18 유닛으로 구성된다. 또한, 발광 블럭(11)은 표시 화면의 크기나 각 LED(12)의 발광 능력 등에 의해 1 유닛의 LED(12)의 개수 및 각각 실장하는 LED(12)의 조합이 적절하게 결정된다.

광학 시트 블럭(10)은 확산 도광 플레이트(14)가 광학 기능 시트 적층체(13)의 액정 패널(5)과 대향하는 주요면측에 적층 상태로 배치되고, 발광 블럭(11)으로부터 발광된 표시광이 배면측으로부터 입사된다. 확산 도광 플레이트(14)는 도광 성을 갖는 투명한 합성 수지재, 예를 들어 아크릴 수지나 폴리카보네이트 등에 의해 성형된 약간 두께가 있는 플레이트체로 이루어진다. 확산 도광 플레이트(14)는 한쪽의 면측으로부터 입사된 표시광을 내부에 있어서 굴절 및 반사시킴으로써 확산시키면서 도광하고, 다른 쪽의 면측으로부터 광학 기능 시트 적층체(13)로 입사시킨다. 확산 도광 플레이트(14)는, 도4에 도시한 바와 같이 광학 기능 시트 적층체(13)와 함께 도시하지 않은 브래킷 부재를 통하여 백 패널(9)의 외주 벽부(9a)에 부착된다.

또한, 광학 시트 블럭(10)은 디버터 플레이트(15)와 저면 반사 시트(16a)가 상호의 대향 간격과 상술한 확산 도광 플레이트(14)의 대향 간격이 도시하지 않은 다수개의 광학 스터드 부재에 의해 유지되어 백 패널(9)에 부착되어 있다. 디버터 플레이트(15)는 투명한 합성 수지 재료, 예를 들어 아크릴 수지 등에 의해 형성된 플레이트재이고, 발광 블럭(11)으로부터 출사된 출사광이 입사된다. 디버터 플레이트(15)에는, 상세를 후술하는 바와 같이 발광 블럭(11)에 어레이 배치된 다수개의 LED(12)에 각각 대향하도록 하여 다수개의 조광 도트(15a)가 형성되어 있다.

조광 도트(15a)는, 예를 들어 산화티탄이나 황화바륨 등의 차광제나 글래스 분말이나 산화규소 등의 확산제를 혼합한 잉크를 이용하여 스크린 인쇄 등에 의해, 디버터 플레이트(15)의 표면에 원형의 도트 패턴으로서 형성되어 있다. 이들 조광 도트(15a)는 발광 블럭(11)으로부터 출사된 표시광을 차광한다. 이러한 조광 도트(15a)가 형성된 디버터 플레이트(15)는, 발광 블럭(11)에 설치된 각 LED(12)로부터 직접 입사되는 표시광의 일부를 차광하여 후술하는 저면 반사 시트(16a)측에 반사 시킴으로써 부분적으로 휘도가 커지는 것을 억제하여 입사광의 균일화를 도모하여 광학 기능 시트 적층체(13)로 출사한다.

광학 시트 블럭(10)은, 상술한 바와 같이 각 LED(12)로부터 출사되는 표시광의 일부를 디버터 플레이트(15)에 의해 주위로 방사시킴으로써 확산 도광 플레이트(14)에 대해 부분적으로 고용량의 표시광이 직접 입사됨으로써 부분적인 고휘도 부위가 생기지 않도록 구성되어 있다. 또한, 광학 시트 블럭(10)은 디버터 플레이트(15)에 의해 주위로 방사된 표시광을 저면 반사 시트(16a), 측면 반사 시트(16b 내지 16e) 및 모서리용 반사 시트(16f 내지 16i)에 의해 다시 디버터 플레이트(15)를 통하여 확산 도광 플레이트(14)측으로 반사시킴으로써 광효율의 향상을 도모하고 있다. 저면 반사 시트(16a), 측면 반사 시트(16b 내지 16e) 및 모서리용 반사 시트(16f 내지 16i)는, 예를 들어 형광제를 함유한 발포성 PET(polyethylene terephthalate)재에 의해 형성된다. 발포성 PET재는 약 95 ％ 정도의 고반사율 특성을 갖고 있고, 금속 광택색과 다른 색조로 반사면의 손상이 눈에 띄지 않는 것 등의 특징을 갖고 있다. 또한, 저면 반사 시트(16a), 측면 반사 시트(16b 내지 16e) 및 모서리용 반사 시트(16f 내지 16i)에 대해서는, 예를 들어 경면을 갖는 은 및 알루미늄 혹은 스테인리스 등에 의해서도 형성된다.

그리고, 광학 시트 블럭(10)은 각 LED(12)로부터 발광되는 표시광의 일부가 디버터 플레이트(15)에 대해 임계각을 넘어 입사되면, 이 디버터 플레이트(15)의 표면에서 반사되도록 한다. 광학 시트 블럭(10)은 디버터 플레이트(15)의 표면으로부터의 반사광이나 각 LED(12)로부터 주위에 방사되어 저면 반사 시트(16a), 측 면 반사 시트(16b 내지 16e) 및 모서리용 반사 시트(16f 내지 16i)에 의해 반사된 표시광의 일부가 이들 디버터 플레이트(15)와 저면 반사 시트(16a), 측면 반사 시트(16b 내지 16e) 및 모서리용 반사 시트(16f 내지 16i) 사이에서 반복 반사됨으로써 증가 반사 원리에 의한 반사율의 향상이 도모되도록 한다.

여기서, 저면 반사 시트(16a), 측면 반사 시트(16b 내지 16e) 및 모서리용 반사 시트(16f 내지 16i)의 배치의 관계에 대해 도5 내지 도7을 참조하면서 설명한다.

저면 반사 시트(16a)는 각 LED(12)로부터 출사된 출사광이나, 디버터 플레이트(15)로부터 반사된 광을 전방면[디버터 플레이트(15)의 방향]을 향해 반사한다. 또한, 측면 반사 시트(16b 내지 16e)는 각 LED(12)로부터 출사된 출사광이나 저면 반사 시트(16a)로부터 반사된 광을 전방면[디버터 플레이트(15)의 방향]을 향해 반사한다. 또한, 모서리용 반사 시트(16f 내지 16i)는 저면 시트(16a)와, 측면 반사 시트(16b 내지 16e)가 접합함으로써 각 코너부에 배치되고, 각 LED(12)로부터 출사되는 표시광을 전방면[디버터 플레이트(15)의 방향]을 향해 반사한다.

또한, 모서리용 반사 시트(16f 내지 16i)는, 도5에 도시한 바와 같이 저면 반사 시트(16a)와 측면 반사 시트(16b 내지 16e)가 접합되어 이루어지는 각 코너부를 덮도록 하여 평면 형상을 이루고 있다. 또한, 도6은 도5의 확대도를 나타내고 있다. 또한, 모서리용 반사 시트(16f 내지 16i)의 형상은 각 코너부를 덮는 형상이면 좋고, 예를 들어 구형 오목면, 타원 오목면, 복수의 다각형이 집합하는 다면 형상이나 비구면 형상으로 이루어져 있어도 좋고, 또한 도7에 도시한 바와 같이 구 면 형상이라도 좋다. 또한, 도8은 도7의 확대도를 나타내고 있다.

이와 같이, 저면 반사 시트(16a)와 측면 반사 시트(16b 내지 16e)의 접합에 의해 이루어지는 각 코너부를 모서리용 반사 시트(16f 내지 16i)로 덮음으로써, 각 코너부 근방에 있는 LED(12)로부터의 거리가 다른 반사 시트까지의 거리와 거의 동일한 정도가 되기 때문에, 모서리용 반사 시트(16f 내지 16i)로부터의 반사광의 휘도는 다른 반사광의 휘도와 동일한 정도가 된다. 따라서, 액정 패널의 전방면에 있어서 휘도는 균일화되어 코너부가 어두워지는 현상을 회피할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, 측면 반사판(16)은 확산 도광 플레이트(14)를 지지하는 도시하지 않은 브래킷 부재에 고정되어 있지만, LED(12)로부터 출사된 광을 디버터 플레이트(15)의 방향으로 반사하는 구성이면 좋고, 이 구성으로 한정되는 것은 아니다.

또한, 본 발명은 도면을 참조하여 설명한 상술한 실시예로 한정되는 것은 아니며, 첨부한 청구의 범위 및 그 주지를 일탈하지 않고, 다양한 변경 및 치환 또는 그 동등한 것을 행할 수 있는 것은 당업자에게 있어서 명백하다.

Claims

다수개의 발광 다이오드를 실장한 광원 유닛으로 이루어지는 백라이트 장치에 있어서,

상기 광원 유닛으로부터 발생하게 되는 광을 반사하는 반사판을 구비하고,

상기 반사판은 상기 광원 유닛으로부터 발생하게 되는 광을 저면 방향으로부터 반사하는 저면 반사판과, 상기 광원 유닛으로부터 발생하게 되는 광을 전후 좌우의 각 측면 방향으로부터 반사하는 측면 반사판과, 상기 저면 반사판과 상기 측면 반사판이 접합되어 이루어지는 각 코너부를 덮는 모서리용 반사판으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
제1항에 있어서, 상기 모서리용 반사판의 반사면은 다면체 형상을 이루고 있는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
제1항에 있어서, 상기 모서리용 반사판의 반사면은 평판 형상을 이루고 있는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
제1항에 있어서, 상기 모서리용 반사판의 반사면은 구면 형상을 이루고 있는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.